JOMC 37
Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 15 Số 02 năm 2025
ẩ ế ế ện hành có xu hướng đánh giá thấ ả năng
ị ắ ủ ầ ớ ứ ố ả ớ ự
ệm. Trong khi đó, phương pháp mô phỏ ố có độ
hơn, vớ ỷ ệ ự ả năng chị ắ ớ ự ệm cao hơn
ừ % đế ỏ ố ấ ệ ả ủa phương
ệ ự ả năng chị ắ ủ ầ ớ
ốđượ ự ể ứ ụ ộng rãi phương pháp này
ế ế ầ ối ưu hóa khả năng chị ự ủ ế
ấu, đồ ờ ả ớ ự ả ủ ầ ế ế ế
ẩ ệ
ệ ả
T. T. B. VIỆT, K. L. T. HÙNG, K. L. H. PHÚC, and K. T. B. TÚ, "Kỹ thuật
sửa chữa, gia cố và bảo trì kết cấu bê tông cốt thép của công trình dân
dụng và công nghiệp," Tạp chí xây dựng,
N. T. Nguyễn, "Khả năng ứng xử uốn của bê tông tính năng siêu cao sử
dụng nguyên vật liệu địa phương," Tạp chí Vật liệu và Xây dựng Bộ Xây
dựng,
A. Lê Bá and H. H. Việt, "Dự báo khả năng chịu uốn kết cấu BTCT được
tăng cường bê tông siêu tính năng (UHPC) sử dụng mô hình hồi quy ký
tự," Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải,
T. B. Việt and B. X. Chiến, "Nghiên cứu khả năng chống ăn mòn biển của
bê tông siêu tính năng UHPC, ứng dụng cho xây dựng công trình biển
đảo," Tạp chí Vật liệu và Xây dựng Bộ Xây dựng,
D. Systèmes, "Abaqus/CAE User’s Guide," 2016.
P. Kmiecik and M. Kamiński, "Modelling of reinforced concrete structures
V. Dias da Silva, "A simple model for viscous regularization of elasto‐
S. Bahij, S. K. Adekunle, M. Al‐Osta, S. Ahmad, S. U. Al‐Dulaijan, and M.
ultra‐high‐performance concrete beams,"
*Liên hệ tác giả: quiduongthanh@gmail.com
Nhận ngày 04/03/2025, sửa xong ngày 10/04/2025, chấp nhận đăng ngày 11/04/2025
Link DOI: https://doi.org/10.54772/jomc.02.2025.897
Nghiên cứu xử lý vật chất nạo vét làm vật liệu san lấp công trình
Dương Thanh Qui 1*, Phạm Hữu Thiên 1, Tạ Văn Luân 1, Lê Văn Tiến 1, Lương Đức Long 2
1 Viện Vật liệu xây dựng
2 Hiệp hội Xi măng Việt Nam
TỪ KHOÁ
TÓM TẮT
Bùn thải
N
ạo vét
San l
ấp
Tái ch
ế
Xây d
ựng
Bùn thải nạo vét thường có độ ẩm lớn, tính chảy dẻo cao và độ trương nở đáng kể. Điều này dẫn đến khó
khăn trong thi công và đ
ảm bảo sự ổn định khi san lấp mặt bằng. Để cải thiện các tính chất cơ lý và ổn đị
nh
th
ể tích, các phụ gia đóng rắn như xi măng thường được sử dụng. Xi măng hoạt động như chất kế
t dính,
t
ạo ra các phản ứng hóa học với nước và khoáng chất trong bùn, giúp giảm tính dẻo và tăng độ cứ
ng. Ngoài
ra, vi
ệc kết hợp xi măng với các phụ gia khác như tro bay hoặc xỉ lò cao có thể nâng cao hiệu quả đóng rắ
n
và gi
ảm chi phí. Phương pháp này không chỉ cải thiện chất lượng vật liệu mà còn góp phần tái sử dụ
ng bùn
th
ải trong các ứng dụng xây dựng bền vững. Trong bài báo này, nhóm tác giả trình bày về phương pháp x
ử
l
ý bùn thải nạo vét bằng cách kết hợp xi măng và xỉ thép, với mục tiêu tạo ra vật liệu ổn định phục vụ
xây
d
ựng san công trình. Khi sử dụng tổ hợp bao gồm 2% xi măng và từ 10% xỉ thép (tính theo tỷ lệ khối lượ
ng
so v
ới vật liệu nạo vét ban đầu), các tính chất cơ lý của hỗn hợp sẽ đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuậ
t
c
ần thiết, cho phép sử dụng hiệu quả các loại bùn nạo vét này làm vật liệu san lấ
p trong các công trình xây
d
ựng.
KEYWORDS
ABSTRACT
Dredged sediment
Dredging
Backfilling
Recycling
Construction
Dredged sediment typically exhibits high moisture content, plasticity, and significant swelling potential,
posing challenges in construction and compromising stability during land leveling and backfilling. To
enhance its physico
-mechanical properties and v
olumetric stability, solidification additives such as cement
are widely employed. Cement acts as a binding agent, initiating chemical reactions with water and minerals
in the sludge, thereby reducing plasticity and increasing rigidity. Furthermore, the incorporation of
supplementary additives (e.g., fly ash or blast furnace slag) with cement enhances the solidification efficiency
of dredged sediment and reduces material costs. This approach not only enhances material quality but also
promotes the reuse of dredged sludge in sustainable construction applications. In this study, a treatment
method combining cement and steel slag is proposed to stabilize dredged sediment for construction projects.
When incorporating 2% cement and 10% steel slag (by weight of the
original sediment), the composite’s
mechanical properties fully comply with technical specifications, demonstrating its viability as backfill
material in construction.
1. Giới thiệu
Nạo vét duy tu cảng biển và đường thủy là hoạt động thiết yếu
nhằm đảm bảo an toàn hàng hải và duy trì khả năng vận tải thủy. Tuy
nhiên, hoạt động này tạo ra một lượng lớn bùn thải, ước tính khoảng
600 triệu m³ mỗi năm trên toàn cầu [1]. Việc quản lý và xử lý lượng
bùn thải này đặt ra nhiều thách thức về môi trường, kinh tế và kỹ thuật,
đòi hỏi các giải pháp bền vững để giảm thiểu tác động tiêu cực đến hệ
sinh thái và tận dụng nguồn tài nguyên này một cách hiệu quả.
Trên thế giới, bùn nạo vét đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng
rãi trong nhiều lĩnh vực. Tại châu Âu, đặc biệt là Hà Lan và Đức, bùn
sau khi xử lý nhiệt được sử dụng làm nguyên liệu thay thế trong sản
xuất gạch và bê tông, góp phần giảm khai thác tài nguyên thiên nhiên
[2]. Ở Trung Quốc và Ấn Độ, bùn nạo vét giàu chất hữu cơ được tận
dụng để cải tạo đất nông nghiệp và phục hồi các khu vực khai thác
khoáng sản [3]. Tại Mỹ, bùn được sử dụng để phục hồi các vùng đất
ngập nước ven biển, chống xói mòn và tái tạo hệ sinh thái [4]. Bên cạnh
đó, một số quốc gia như Singapore và Nhật Bản đã sử dụng bùn kết hợp
với cát biển để xây dựng các đảo nhân tạo, tạo nền móng ổn định cho
các công trình ven biển [5]. Ngoài ra, các nghiên cứu tại Đan Mạch và
Thụy Điển còn khai thác tiềm năng năng lượng sinh học từ bùn thông
qua quá trình phân hủy kỵ khí, mở ra hướng ứng dụng mới trong lĩnh
vực năng lượng tái tạo [6].
Để xử lý bùn nạo vét, nhiều phương pháp đã được áp dụng tùy
thuộc vào thành phần và tính chất của bùn. Các phương pháp cơ học
như ép lọc và phơi khô giúp giảm thể tích bùn, giảm chi phí vận chuyển
và xử lý [9]. Trong khi đó, các phương pháp hóa học như keo tụ, kết
tủa và điều chỉnh pH được sử dụng để loại bỏ kim loại nặng và ổn định
JOMC 38
Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 15 Số 02 năm 2025
bùn [10]. Đối với bùn giàu chất hữu cơ, phương pháp sinh học như ủ
compost hoặc phân hủy kỵ khí được ưu tiên do tính thân thiện với môi
trường [11, 12]. Đặc biệt, xử lý nhiệt bùn để sản xuất vật liệu xây dựng,
như gạch và xi măng, đang được đánh giá cao nhờ khả năng tái chế
triệt để và giảm thiểu chất thải [13,14].
Việt Nam sở hữu mạng lưới sông ngòi dày đặc với khoảng 2.360
con sông, trong đó có 200 tuyến đường thủy trọng điểm. Do hoạt động
giao thông đường thủy diễn ra liên tục và đa dạng, lượng bùn cần nạo
vét hàng năm ở nước ta luôn ở mức cao [16]. Tuy nhiên, việc tái chế
và tận dụng bùn nạo vét vẫn còn hạn chế, chủ yếu tập trung vào bùn
thải đô thị và nước thải. Một số nghiên cứu đã chỉ ra khả năng sử dụng
bùn thải để sản xuất gạch xây dựng hoặc san lấp mặt bằng với tỷ lệ
phối trộn phù hợp [17,18]. Tuy nhiên, các nghiên cứu này chưa đề cập
sâu đến nguồn bùn nạo vét từ cửa sông và cảng biển, vốn có thành phần
và tính chất khác biệt so với bùn thải đô thị [19].
Trong bối cảnh đó, nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá
khả năng tái sử dụng bùn nạo vét từ các cảng biển tại Bà Rịa - Vũng
Tàu làm vật liệu san lấp, bằng cách sử dụng các loại vật liệu gia cố [20]
và ổn định vật liệu như xi măng và các nguồn phế thải công nghiệp như
xỉ thép… Kết quả nghiên cứu không chỉ góp phần giải quyết bài toán
quản lý bùn thải bền vững mà còn mở ra hướng ứng dụng mới, giảm
khai thác tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường.
2. Vật liệu sử dụng và phương pháp nghiên cứu
2.1. Vật liệu sử dụng
Vật chất nạo vét sử dụng cho nghiên cứu là mẫu đại diện, được
lấy từ dự án nạo vét bùn tại bến cảng Possco - công ty Possco SS Vina
– Bà Rịa Vũng Tàu. Tính chất cơ lý và thành phần hóa học của bùn
được trình bày trong Bảng 1 và 2.
Xi măng được sử dụng là xi măng PCB40 Cẩm Phả, để ổn định và đóng
rắn bùn thải nạo vét. Tính chất của xi măng được nhóm trình bày trong
các Bảng 3.
Bảng 1. Tính chất cơ lý của bùn thải nạo vét.
STT
Chỉ tiêu
Đơn vị
Kết quả
1
Độ ẩm
%
47
2
Khối lượng thể tích xốp
Kg/m3
870
3
Giới hạn chảy
%
32,1
4
Giới hạn dẻo
%
20,6
5
Trị số xuyên CBR
Độ chặt K90
%
4,2
Độ chặt K95
%
6,3
Độ chặt K98
%
7,4
6
Độ trương nở
Độ chặt K90
%
6,01
Độ chặt K95
%
4,25
Độ chặt K98
%
3,49
Bảng 2. Thành phần hóa học của bùn thải nạo vét.
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
K2O
Na2O
SO3
MKN
63,99
15,47
5,14
2,04
1,19
1,84
0,93
0,64
3,17
Bảng 3. Tính chất cơ lý của xi măng PCB40 Cẩm Phả.
STT
Tên chỉ tiêu
Kết quả thí nghiệm
Yêu cầu theo TCVN 6260:2020
1
Cường độ chịu nén (MPa)
- 3 ngày
30,6
≥ 18
- 28 ngày
47,2
≥ 40
2
Thời gian đông kết (phút)
- Bắt đầu
165
≥ 45
- Kết thúc
205
≤ 420
3
Độ mịn
- Phần còn lại trên sàng 0.045 mm
3,7
- Bề mặt riêng (cm
2
/g)
3,820
≥ 3,200
4
Độ ổn định thể tích (mm)
0,5
≤ 10
JOMC 39
Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 15 Số 02 năm 2025
bùn [10]. Đối với bùn giàu chất hữu cơ, phương pháp sinh học như ủ
compost hoặc phân hủy kỵ khí được ưu tiên do tính thân thiện với môi
trường [11 ]. Đặc biệt, xử lý nhiệt bùn để sản xuất vật liệu xây dựng,
như gạch và xi măng, đang được đánh giá cao nhờ khả năng tái chế
triệt để và giảm thiểu chất thải [13,14].
Việt Nam sở hữu mạng lưới sông ngòi dày đặc với khoảng 2.360
con sông, trong đó có 200 tuyến đường thủy trọng điểm. Do hoạt động
giao thông đường thủy diễn ra liên tục và đa dạng, lượng bùn cần nạo
vét hàng năm ở nước ta luôn ở mức cao [16]. Tuy nhiên, việc tái chế
và tận dụng bùn nạo vét vẫn còn hạn chế, chủ yếu tập trung vào bùn
thải đô thị và nước thải. Một số nghiên cứu đã chỉ ra khả năng sử dụng
bùn thải để sản xuất gạch xây dựng hoặc san lấp mặt bằng với tỷ lệ
phối trộn phù hợp [17,18]. Tuy nhiên, các nghiên cứu này chưa đề cập
sâu đến nguồn bùn nạo vét từ cửa sông và cảng biển, vốn có thành phần
và tính chất khác biệt so với bùn thải đô thị
Trong bối cảnh đó, nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá
khả năng tái sử dụng bùn nạo vét từ các cảng biển tại Bà Rịa Vũng
Tàu làm vật liệu san lấp, bằng cách sử dụng các loại vật liệu gia cố [20]
và ổn định vật liệu như xi măng và các nguồn phế thải công nghiệp như
xỉ thép… Kết quả nghiên cứu không chỉ góp phần giải quyết bài toán
quản lý bùn thải bền vững mà còn mở ra hướng ứng dụng mới, giảm
khai thác tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường.
ậ ệ ử ụng và phương pháp nghiên cứ
ậ ệ ử ụ
ậ ấ ạ ử ụ ứ ẫu đạ ện, đượ
ấ ừ ự ạ ạ ế ả
ịa Vũng Tàu. Tính chất cơ lý và thành phầ ọ ủ
đượ ả
măng được sử dụng là xi măng PCB40 Cẩm Phả, để ổn định và đóng
rắn bùn thải nạo vét. Tính chất của xi măng được nhóm trình bày trong
các Bảng
ảTính chất cơ lý của bùn thải nạo vét
Chỉtiêu Đơn vị Kết quả
Độ ẩm 47
2Khối lượng thể tích xốp Kg/m3870
3Giới hạn chảy 32,
4Giới hạn dẻo 20,6
Trị số xuyên CBR
Độ chặt K90 4,2
Độ chặt K95 6,3
Độ chặt K98 7,4
6 Độ trương nở
Độ chặt K90 6,
Độ chặt K95 4,25
Độ chặt K98 3,49
ảThành phần hóa học của bùn thải nạo vét
Thành phầ SiO2Al2O3 2O3CaO MgO K2ONa2OSO3MKN
63,99 ,47 ,14 2,04 ,19 ,84 ,93 ,64 3,17
Bảng 3. Tính chất cơ lý của xi măng PCB40 Cẩm Phả
Tên chỉ tiêu Kết quả thí nghiệm Yêu cầu theo TCVN 6260:2020
Cường độ chịu nén (MPa)
3 ngày 30,6 ≥ 18
28 ngày 47,2 ≥ 40
2 Thời gian đông kết (phút)
Bắt đầu 165 ≥ 45
Kết thúc 205 ≤ 420
3 Độ mịn
Phần còn lại trên sàng 0.045 mm 3,7
Bề mặt riêng (cm2/g) 3,820 ≥ 3,200
4 Độ ổn định thể tích (mm) , ≤ 10
Bảng 4. Thành phần hóa của xi măng PCB40 Cẩm Phả.
Chỉ tiêu
Đơn vị
Kết quả thí nghiệm
MKN
2,6
SiO2
%
20,24
Fe2O3
%
3,18
Al2O3
%
5,21
CaO
%
61,3
MgO
%
1,68
SO3
%
0,7
K2O
%
0,67
Na2O
%
0,24
TiO2
%
0,11
Xỉ thép được sử dụng để ổn định vật chất nạo vét, cải thiện thành
phần hạt, thay thế một phần xi măng và bùn thải nạo vét. Tính chất cơ
lý, thành phần hạt và thành phần hóa của xỉ thép được trình bày trong
Bảng 5, 6 dưới đây.
Bảng 5. Tính chất cơ lý và thành phần hạt của xỉ thép.
STT
Chỉ tiêu
Đơn vị
Kết quả
1
Khối lượng riêng
g/cm3
3,13
2
Khối lượng thể tích khô
g/cm3
3,00
3
Khối lượng thể tích
bão hòa nước
g/cm3 3,04
4
Khối lượng thể tích xốp
kg/m3
1830
5
Độ hút nước
%
1,38
6
Hao mòn Los Angeles
%
12,67
7
Thành phần hạt
%
Cỡ sàng (mm)
Lượng sót tích lũy
(% khối lượng)
40
%
0
20
%
7,5
10
%
59,6
5
%
90,3
2,5
%
91,4
1,25
%
93,7
0,63
%
95,6
0,315
%
96,2
0,14
%
98,3
Bảng 6. Thành phần hóa của xỉ thép.
STT
Chỉ tiêu phân tích
Đơn vị
Kết quả
1
MKN
0,54
2
SiO2
%
27,12
3
Fe2O3
%
19,74
4
Al2O3
%
6,85
5
CaO
%
15,97
6
MgO
%
1,87
STT
Chỉ tiêu phân tích
Đơn vị
Kết quả
7
S2-
%
0,94
8
K2O
%
0,05
9
Na2O
%
0,14
10
TiO2
%
18,64
11
MnO
%
3,36
12
P2O5
%
0,11
14
S tổng
%
0,12
15
CaOf
%
0,314
16
MgOf
%
0,0009
17
pH
9,68
2.2. Cấp phối thí nghiệm
Cấp phối thí nghiệm nghiên cứu sự ảnh hưởng của xi măng và xỉ
thép đến tính chất của vật chất nạo vét được trình bày trong Bảng 7 và 8.
Bảng 7. Cấp phối khảo sát hàm lượng xi măng tối ưu.
STT Ký hiệu CP Xi măng (%)
Vật chất
nạo vét (%)
1
98B2XM
2
98
2
96B4XM
4
96
3
94B6XM
6
94
4
92B8XM
8
92
5
90B10XM
10
90
Bảng 8. Cấp phối sử dụng tổ hợp xi măng và xỉ thép.
STT Ký hiệu CP
Vật chất
nạo vét (%)
Xi măng (%) Xỉ thép (%)
1
10SSA
88
2
10
2
20SSA
78
2
20
3
30SSA
68
2
30
4
40SSA
58
2
40
5
50SSA
48
2
50
2.3. Phương pháp nghiên cứu
Để đánh giá tính chất cơ lý và môi trường của các cấp phối gia
cố, nhóm đề tài sử dụng các phương pháp thí nghiệm như sau:
TCVN 7572-6:2006 Cốt liệu cho bê tông và vữa - Phương pháp
thử - Phần 6: Xác định khối lượng thể tích xốp và độ hổng.
TCVN 8862:2011 Quy trình thí nghiệm xác định cường độ kéo
khi ép chẻ của vật liệu hạt liên kết bằng các chất kết dính.
TCVN 8723:2012 Xác định hệ số thấm của đất xây công trình
thủy lợi
TCVN 8821:2011 về Phương pháp xác định chỉ số CBR của nền
đất và các lớp móng đường bằng vật liệu rời tại hiện trường
JOMC 40
Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 15 Số 02 năm 2025
ASTMD1633 Standard Test Methods for Compressive Strength of
Molded Soil-Cement Cylinders. (Tiêu chuẩn thí nghiệm xác định cường
độ nén của mẫu xi măng đất hình trụ).
ASTM D3987 Standard Practice for Shake Extraction of Solid
Waste with Water
ASTM C1308 Standard Test Method for Accelerated Leach Test
for Measuring Contaminant Releases From Solidified Waste
3. Kết quả và thảo luận
3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của xi măng đến một số tính chất của bùn thải
nạo vét
Hàm lượng xi măng được lựa chọn cho việc thiết kế cấp phối là
từ 0 đến 10 % khối lượng của đất bùn thải nạo vét, việc lựa chọn này
dựa trên các kiến nghị đối với đất yếu đề xuất của Công binh Hoa Kỳ
[21], kiến nghị chọn hàm lượng xi măng lớn nhất là 11 % so với khối
lượng đất khô.
Có thể thấy rằng, cường độ nén của mẫu thí nghiệm sau 7 ngày
(Hình 1) tăng dần từ 0,36 MPa (với 2 % xi măng) lên 1,4 MPa (với 10 %
xi măng). Điều này cho thấy khả năng xi măng làm gia tăng độ cứng và
chịu nén của vật liệu theo thời gian ngắn. Cường độ nén sau 28 ngày
(Hình 2) cho thấy sự cải thiện rõ rệt, với cường độ nén tăng từ 0,61 MPa
(với 2 % xi măng) lên 2,16 MPa (với 10 % xi măng). Điều này khẳng định
rằng thời gian và tỷ lệ xi măng cao giúp tăng độ bền cơ học của hỗn hợp.
Bên cạnh đó, độ trương nở của các cấp phối vật chất nạo vét giảm
dần khi tăng tỷ lệ xi măng. Sau 7 ngày, độ trương nở giảm từ 0,42 % (với
2 % xi măng) xuống 0,16 % (với 10 % xi măng). Sau 28 ngày, độ trương
nở tiếp tục giảm từ 0,35 % xuống còn 0,09 %. Việc giảm độ trương nở
chứng minh rằng xi măng có khả năng làm giảm sự thay đổi thể tích của
bùn, giúp cải thiện tính ổn định của nền đất.
Kết quả nghiên cứu (Hình 3) cho thấy, hệ số thấm có xu hướng
giảm dần và tỷ lệ nghịch với hàm lượng xi măng sử dụng, khi sử dụng
2 % xi măng gia cố, hệ số thấm sẽ giảm từ 3,368 x 10-5 m/s xuống còn
2,057 x 10-5 m/s so với 10 % xi măng. Điều này cho thấy xi măng giúp
giảm độ thấm nước, làm cho bùn ổn định hơn trong môi trường ẩm.
Hình 1. Cường độ chịu nén theo hàm lượng xi măng với
cấp phối bùn và xi măng.
Hình 2. Độ trương nở theo hàm lượng xi măng với
cấp phối bùn và xi măng.
Hình 3. Hệ số thấm 10-5 theo hàm lượng xi măng với
cấp phối bùn và xi măng.
Chỉ số CBR sau 7 ngày cho thấy xu hướng tăng tuyến tính theo
tỷ lệ xi măng bổ sung. Cụ thể, khi hàm lượng xi măng tăng từ 2 % lên
10 %, giá trị CBR (tương ứng độ chặt K90) tăng đột biến từ 6,8 % lên
23,8 % (Hình 4). Sự gia tăng này phản ánh khả năng cải thiện đáng kể
khả năng chịu tải của vật liệu bùn nạo vét khi tăng tỷ lệ chất kết dính.
Xu hướng tương tự cũng được ghi nhận ở các mẫu có độ chặt K95 và
K98, khẳng định tính đồng nhất của hiệu ứng gia cố bằng xi măng.
Hình 4. Chỉ số CBR 7 ngày theo hàm lượng xi măng
với cấp phối bùn và xi măng.
JOMC 41
Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 15 Số 02 năm 2025
ẩ ệm xác định cườ
độ ủ ẫu xi măng đấ ụ
for Measuring Contaminant Releases From Solidified Waste
ế ả ả ậ
ứ ảnh hưở ủa xi măng đế ộ ố ấ ủ ả
ạ
Hàm lượng xi măng đượ ự ọ ệ ế ế ấ ố
ừ 0 đế ối lượ ủa đấ ả ạ ệ ự ọ
ự ế ị đố ới đấ ếu đề ấ ủ ỳ
ế ị ọn hàm lượng xi măng lớ ấ ớ ố
lượng đấ
ể ấ ằng, cường độ ủ ẫ ệ
(Hình 1) tăng dầ ừ ớ % xi măng) lên 1 ớ
xi măng). Điề ấ ả năng xi măng làm gia tăng độ ứ
ị ủ ậ ệ ờ ắn. Cường độ
ấ ự ả ệ ệ ới cường độnén tăng từ
ớ% xi măng) lên 2 ớ% xi măng). Điề ẳng đị
ằ ờ ỷ ệ xi măng cao giúp tăng độ ền cơ họ ủ ỗ ợ
ạnh đó, độtrương nở ủ ấ ố ậ ấ ạ ả
ần khi tăng tỷ ệ xi măng. Sau 7 ngày, độtrương nở ả ừ ớ
% xi măng) xuố ớ % xi măng). Sau 28 ngày, độtrương
ở ế ụ ả ừ ố ệ ảm độtrương nở
ứ ằng xi măng có khảnăng làm giả ự thay đổ ể ủ
bùn, giúp cả ệ ổn đị ủ ền đấ
ế ả ứ ấ ệ ố ấm có xu hướ
ả ầ ỷ ệ ị ới hàm lượng xi măng sử ụ ử ụ
% xi măng gia cố ệ ố ấ ẽ ả ừ ố
ớ % xi măng. Điề ấy xi măng giúp
ảm độ ấm nướ ổn định hơn trong môi trườ ẩ
Cường độ ịu nén theo hàm lượng xi măng vớ
ấ ố măng
Độ trương nở theo hàm lượng xi măng vớ
ấ ố măng
ệ ố ấ theo hàm lượng xi măng vớ
ấ ố măng
ỉ ố ấy xu hướng tăng tuyế
ỷ ệ xi măng bổ ụ ể, khi hàm lượng xi măng tăng từ
ị CBR (tương ứng độ ặt K90) tăng độ ế ừ
ự gia tăng này phả ả năng cả ện đáng kể
ảnăng chị ả ủ ậ ệ ạo vét khi tăng tỷ ệ ấ ế
Xu hướng tương tự cũng đượ ậ ở ẫu có độ ặ
ẳng định tính đồ ấ ủ ệ ứ ố ằng xi măng.
ỉ ố CBR 7 ngày theo hàm lượng xi măng
ớ ấ ố măng
Ở giai đoạn dưỡng hộ 28 ngày, chỉ số CBR (K90) tiếp tục thể hiện
sự tăng trưởng vượt trội, đạt từ 86,2 % đến 128,6 % (Hình 5). Kết quả
này chứng minh rằng thời gian dưỡng kéo dài thúc đẩy quá trình thủy
hóa xi măng, dẫn đến sự phát triển ổn định của cấu trúc liên kết bên trong
vật liệu, đặc biệt ở các mẫu có tỷ lệ xi măng cao. Tương tự, mẫu có độ
chặt K95 và K98 cũng tuân theo quy luật này, cho thấy sự phù hợp của
giải pháp gia cố xi măng trong các điều kiện nén chặt khác nhau.
Hình 5. Chỉ số CBR 28 ngày theo hàm lượng xi măng
với cấp phối bùn và xi măng.
Từ các phân tích trên có thể thấy rằng, khi sử dụng hàm lượng
xi măng từ 4 % trở lên, các kết quả thí nghiệm đều đáp ứng được các
yêu cầu kỹ thuật làm nền và móng đường theo các tiêu chuẩn TCVN
9436 và TCVN 10379.
3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của xỉ thép đến tính chất cơ lý của bùn thải
nạo vét
Để giảm thiểu lượng dùng xi măng cũng như nghiên cứu khả
năng ứng dụng của xỉ thép để gia cố vật chất nạo vét phục vụ san lấp
công trình, nhóm tác giả đã tiến hành nghiên cứu đánh giá với các cấp
phối thí nghiệm được trình bày trong Bảng 8.
Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của phụ gia đến giá trị cường độ
chịu nén (Bảng 9) cho thấy rằng, khi tăng hàm lượng phụ gia sử dụng,
cường độ nén của các cấp phối gia cố có xu hướng được cải thiện rõ
ràng. Cụ thể, khi so sánh với mẫu đối chứng chỉ sử dụng 2 % xi măng,
khi bổ sung hàm lượng phụ gia sử dụng cường độ nén có xu hướng
tăng từ (32 – 186) % ở tuổi 7 ngày và tăng từ (24 – 172) % ở tuổi 28
ngày tùy theo loại và hàm lượng phụ gia sử dụng.
Khi so sánh với yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 10379 có thể thấy
rằng, ở tỷ lệ phụ gia sử dụng ở mức thấp nhất tất các cấp phối đều
không đáp ứng được yêu cầu theo tiêu chuẩn này, khi tăng phụ gia sử
dụng lên mức 2 % xi măng và 30 % xỉ thép, cấp phối bùn gia cố đáp
ứng được yêu cầu về độ bền cấp III của tiêu chuẩn và có thể ứng dụng
trong thi công nền đường giao thông.
Bảng 9. Ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia sử dụng đến cường độ nén.
STT Ký hiệu CP
Cường độ nén (MPa)
7 ngày
28 ngày
1
10SSA
0,57
0,72
2
20SSA
0,79
0,95
3
30SSA
0,86
1,15
4
40SSA
1,01
1,33
5
50SSA
1,23
1,58
Bảng 10. Ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia đến khối lượng thể
tích xốp.
STT
Ký hiệu CP
Khối lượng thể tích (kg/m3)
1
10SSA
1110
2
20SSA
1275
3
30SSA
1439
4
40SSA
1602
5
50SSA
1770
Từ kết quả ở Bảng 10 có thể kết luận rằng, khi tăng hàm lượng
phụ gia sử dụng khối lượng thể tích xốp của các cấp phối có xu hướng
tăng dần với mức chênh lệch dao động trong khoảng từ (150 - 650)
Kg/m3 khi thay thế vật chất nạo vét từ (10 - 50) %.
Khi so sánh với yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 10379 có thể thấy
rằng, khi sử dụng hàm lượng phụ gia ở mức ở mức 2 % xi măng và 20
% xỉ thép trở lên tất cả các cấp phối đáp ứng yêu cầu về độ trương nở
không quá 3 % và hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu làm nền và móng
đường giao thông (Bảng 11).
Bảng 11. Ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia sử dụng đến độ trương nở.
STT Ký hiệu CP
Độ trương nở ở 28 ngày (%)
K90
K95
K98
1
10SSA
3,11
3,02
2,86
2
20SSA
2,88
2,78
2,61
3
30SSA
2,75
2,45
2,32
4
40SSA
2,51
2,37
2,24
5
50SSA
2,37
2,24
2,05
Kết quả nghiên cứu đánh giá chỉ số CBR ở các điều kiện độ chặt
K khác nhau, với các cấp phối 7 và 28 ngày tuổi (Bảng 12), có thể thấy
rằng, chỉ số này có sự thay đổi đáng kể, phụ thuộc vào hàm lượng xỉ
thép sử dụng.
Và với yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 9436:2012, kết quả của các
cấp phối gia cố cho chất lượng tương đối tốt, các giá trị đo được đều
cao hơn 8 %, đáp ứng được yêu cầu cao nhất của tiêu chuẩn này quy
định cho phạm vi nền cho đường cao tốc, cấp I, cấp II.